基因组学基础教案分析.ppt

第1讲　基因组学基础 第一节　遗传标记 To use DNA you need a roadmap 一、遗传标记的发展 二、分子遗传标记 三、分子遗传标记的应用 一、遗传标记的发展 1、形态学标记 2、细胞遗传标记 3、生化与免疫遗传标记 4、分子遗传标记 1、形态学标记 形态学标记(morphological marker) 　　能够用肉眼识别和观察、明确显示遗传多样性的外观性状。 特点 　　简单直观，但标记数目少，多态性低，易受外界条件的影响； 　　依据它进行选择的准确性差，所需时间较长，选择效率也较低。 古代形态学标记 公元前4000年，伊拉克的古代巴比伦石刻上记载了马头部性状在５个世代的遗传。 伯乐相马 2、细胞遗传标记 细胞遗传标记(cytological genetic marker) 　　主要是指染色体核型（染色体数目、大小、随体、着丝粒位置、核仁组织区等）、带型（Q、G、C、R带型）和数量特征的变异等，它们分别反映了染色体在结构上和数量上的遗传多态性。 家猪X、Y染色体G带示意图 细胞遗传标记的特点 不易环境影响，呈孟德尔方式遗传。 多态性集中表现在染色体高度重复DNA结构的异染色质所在的部位。 细胞遗传标记经常伴有对生物有害的表型效应，难以获得相应的标记材料，或者观测和鉴定比较困难，从而限制了细胞遗传标记的应用。 3、生化与免疫遗传标记 免疫遗传学标记(immunogenetical marker) 以动物的免疫学特性为标记，包括红细胞抗原多态性和白细胞抗原多态性。 生化遗传标记(biochemical genetic marker) 主要是指在同一动物个体中具有相同功能的蛋白质存在两种以上的变异体。 同工酶与等位酶 同工酶(isozyme)：电泳可区分的同一种酶（系统）的不同变化 等位酶(allozyme)：由一个位点的不同等位基因编码的同种酶的不同类型，其功能相同但氨基酸序列不同 等位酶分析的过程 生化与免疫遗传标记的特点 与形态学标识和细胞遗传标记相比，数量更丰富，受环境影响更小，检测手段简便，是一种较好的遗传标记。 血液型和蛋白质型都是基因表达的产物，局限于反映基因组编码区的遗传信息，且标记的数量还比较有限，不能很好地覆盖整个基因组。 4、分子遗传标记 分子遗传标记(molecular genetic marker) 是一种新的以DNA多态性为基础的遗传标记. 随着分子生物学的发展，相继建立了RFLP、VNTR、RAPD、AFLP、SNP等多种分子遗传标记检测技术，开创了遗传标记研究的新阶段。 分子遗传标记的特点 无表型效应 不受环境的限制和影响 普遍存在于所有生物 数量丰富等特殊优势 5、理想的分子遗传标记应具备的特点 遗传多态性高; 检测手段简单快捷，易于实现自动化; 遗传共显性，即在分离群中能够分离出等位基因的3种基因型。 标记遍布整个基因组； 准确性，能正确反映动物的真实遗传，即标记是经济性状基因，还是与影响重要性的性状连锁。 实验重复性好（便于数据交换）； 开发成本和使用成本尽量低廉； 二、分子遗传标记 1、RFLP：限制性片段长度多态性 2、TRS：串联重复序列标记 3、SNP：单核苷酸多态性 1、限制性片段长度多态性 RFLP restriction fragment length polymorphism 最早应用于动植物遗传学研究的分子标记技术 RFLP的原理 利用限制性内切酶消化基因组DNA，形成大小不等、数量不同的分子片段， 经电泳分离， 通过Southern印迹将DNA片段转移至支持膜 (尼龙膜或硝酸纤维素膜)上， 然后用放射性同位素(32P)或非同位素 (如地高辛，荧光素)标记的探针与支持膜上的DNA片段进行杂交。 不同基因组DNA酶切位点的改变，会使得RFLP谱带表现出不同程度的多态性. RFLP示意图 RFLP的特点 呈共显性遗传、无表型效应、不受年龄性别的影响等优点。 分析一次只能检测1个位点，多态信息含量较低，而且操作复杂，耗时费力，成本高，并且对模板DNA需求量大。 PCR－RFLP 将PCR技术用于RFLP分析，即PCR-RFLP。 该技术先用1对引物特异性扩增基因组的某一高变区，然后用限制性内切酶消化PCR产物，电泳检测多态性。 PCR-RFLP分析省去了探针的制备、分子杂交等繁琐的过程，DNA需求量也少，大大简化了传统的RFLP技术。 PCR－RFLP的应用 2、串联重复序列标记 tandem repeated sequence,TRS 真核生物基因组中的可变串联重复序列 （variable number tandem repeated sequence, VNTR）有两类:小卫星和微卫星，两者具有高度的变异性。 (1) 小卫星 (minisat